JP2018010142A

JP2018010142A - 現像剤供給装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2018010142A
Application number: JP2016138698A
Authority: JP
Inventors: 裕古賀; Yutaka Koga
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2018-01-18
Also published as: US10317819B2; US20180017894A1

Abstract

【課題】現像剤の劣化を抑制しつつ、トナーセンサによるトナーの検知を適切に行える構成を提供する。【解決手段】制御部は、ホッパー内のトナーセンサがトナーを検知していない（ＯＦＦ）場合にトナーカートリッジ１４によるトナーの供給動作を実行可能である。そして、供給動作時に、攪拌搬送部が第１駆動量（Ｍ回）駆動する毎にトナーカートリッジを第２駆動量（１回）駆動させる。この際、制御部は、トナーカートリッジのトナーの残量、或いは、トナーカートリッジからホッパーの容器への単位時間当たりのトナーの供給量に基づいて、第１駆動量（Ｍ）を異なる量に設定する。【選択図】図１７

Description

本発明は、現像装置などに現像剤を供給可能な現像剤供給装置、及び、このような現像剤供給装置を備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関する。

現像装置に現像剤を供給する現像剤供給装置として、トナーカートリッジと、トナーカートリッジから供給された現像剤を一旦収容してから現像装置に供給するホッパーとを備えた構成が知られている。この構成の場合、ホッパー内に現像剤を検知する現像剤検知手段としてのセンサを設け、センサの検知結果に基づいてトナーカートリッジからホッパーに現像剤を供給している。

このような構成では、トナーカートリッジから供給される現像剤の流動性などの影響により、トナーカートリッジから現像剤がホッパー内に補給されても、現像剤がセンサにより検知されない場合がある。この場合、トナーカートリッジ内に現像剤が残っていても、装置の制御部がトナーカートリッジを交換する判断をしてしまう。このため、このようなトナーカートリッジの交換判断の前に、ホッパー内で現像剤を攪拌する攪拌部材を駆動することで、ホッパー内の現像剤を均してセンサにより検知し易くする構成が提案されている（特許文献１）。

特許第４９１６０３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成のように、トナーカートリッジの交換判断の前に攪拌部材を駆動しても、センサに現像剤を検知させるために時間がかかる場合がある。即ち、トナーカートリッジからホッパー内に現像剤を供給すると、現像剤の流動性に応じてホッパー内に現像剤の山ができる。この山を崩すことでセンサにより現像剤を検知できるが、この山の状態は、その時の現像剤の流動性により異なる。特に、トナーカートリッジからホッパーに現像剤を供給する供給特性（排出特性）は、トナーカートリッジの残量によって異なる。したがって、その時のトナーカートリッジの供給特性や現像剤の流動性によっては、ホッパー内の山が大きくなる場合がある。そして、現像剤の山が大きくなると、それを崩してセンサに現像剤を検知させるために攪拌部材を長時間駆動することになる。

このように、センサに現像剤を検知させるために攪拌部材を長時間駆動すると、現像剤の劣化が促進されてしまう。なお、トナーカートリッジの交換判断前に拘らず常に攪拌部材を駆動することも考えられるが、この場合も、現像剤の劣化が促進されてしまう。

本発明は、現像剤の劣化を抑制しつつ、現像剤検知手段による現像剤の検知を適切に行える構成を提供することを目的とする。

本発明の現像剤供給装置は、現像剤を収容する第１容器と、前記第１容器から現像剤が供給され、内部の現像剤を排出する排出口を有する第２容器と、前記第１容器から前記第２容器に現像剤を供給させる供給手段と、前記供給手段を駆動する供給駆動手段と、前記第２容器内で現像剤を検知する現像剤検知手段と、前記第２容器内の現像剤を攪拌すると共に、前記第２容器内の現像剤を前記排出口に搬送する攪拌搬送手段と、前記攪拌搬送手段を駆動する攪拌駆動手段と、前記現像剤検知手段が現像剤を検知していない場合に前記供給手段による現像剤の供給動作を実行可能で、前記供給動作時に、前記攪拌搬送手段が第１駆動量駆動する毎に前記供給手段を第２駆動量駆動させるように、前記供給駆動手段及び前記攪拌駆動手段を制御する制御手段と、を備える。

そして、前記第１容器内の現像剤の残量を検知する残量検知手段と、前記残量検知手段の検知結果に基づいて、前記第１駆動量を異なる量に設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記供給手段による前記第１容器から前記第２容器への単位時間当たりの現像剤の供給量を検知する供給量検知手段と、前記供給量検知手段の検知結果に基づいて、前記第１駆動量を異なる量に設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記供給手段による前記第１容器から前記第２容器への現像剤の供給特性に応じて、前記第１駆動量を異なる量に設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤の劣化を抑制しつつ、現像剤検知手段による現像剤の検知を適切に行える。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。第１の実施形態に係る現像剤供給装置を示す断面図。第１の実施形態に係るトナーカートリッジとキャップの斜視図。第１の実施形態に係るトナーカートリッジの駆動構成を説明するためのホッパーの斜視図。第１の実施形態に係る供給開閉機構の斜視図。第１の実施形態に係るトナーカートリッジからトナーを排出する様子を示す斜視図。第１の実施形態に係るトナーカートリッジを本体に装着した状態を示す斜視図。第１の実施形態に係るトナーカートリッジを回転自在に支持する構成を拡大して示す斜視図。トナー検知センサがトナーを検知している状態のホッパーの断面図。トナー検知センサがトナーを検知しない状態のホッパーの断面図。第１の実施形態に係るホッパーの一部を切断して上から見た図。（ａ）第１の実施形態に係るホッパーの一部を切断して横から見た図、（ｂ）第２スクリューの一部を拡大して示す断面図。第１の実施形態に係るトナー供給の駆動構成を説明するためのホッパーの斜視図。第１の実施形態に係る現像剤供給装置の制御ブロック図。ホッパー内の現像剤がトナーカートリッジの供給口に達した状態を示す断面図。第１の実施形態に係るトナーカートリッジ内のトナーの残量とトナーカートリッジからのトナー排出量との関係を示す図。第１の実施形態に係る現像剤供給装置の制御の流れを示すフローチャート。第２の実施形態に係るトナーカートリッジの累積回転回数とトナーカートリッジ内のトナーの残量との関係を示す図。第３の実施形態に係る現像剤供給装置の制御の流れを示すフローチャート。第３の実施形態で、（ａ）トナー検知センサがオフの状態、（ｂ）現像装置への補給動作が２０回行われた状態、（ｃ）ホッパーへのトナー供給後にトナー検知センサがオンになった状態の、ホッパー内のトナーの剤面の様子を示す断面図。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１７を用いて説明する。まず、図１を用いて本実施形態の画像形成装置の概略構成について説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置６０は、電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置であり、４色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを中間転写ベルト６０５上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置である。このような画像形成装置６０では、各画像形成部で形成したトナー像を、記録材に転写して、記録材上にフルカラーのトナー像を形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

［記録材の搬送プロセス］
まず、記録材の搬送プロセスについて説明する。記録材Ｐはカセット６１内のリフトアップ装置６２上に積載された状態で収納されている。そして、カセット６１内のシートが、画像形成タイミングに合わせて給送ローラ６３ａにより搬送経路６４に搬送される。なお、画像形成装置６０の装置本体６０Ａの側面に設けられた手差しトレイ６１Ａによりシート搬送経路内にシートを搬送する場合もある。また、給送ローラ６３ａにより搬送されるシートは、分離ローラ６３ｂにより、積載された他のシートを摩擦分離される。

給送ローラ６３ａにより送り出された記録材Ｐは搬送経路６４を通過し、レジストレーションローラ６５へと搬送される。レジストレーションローラ６５は、記録材Ｐと中間転写ベルト６０５上のトナー像と相対位置を合わせるための装置であり、記録材Ｐのスキュー補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へと送る。二次転写部Ｔ２は、対向する二次転写内ローラ６０８と二次転写外ローラ６６により形成される転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで、中間転写ベルト６０５上のトナー像を記録材Ｐ上に転写する。

［画像形成プロセス］
次に、上述のように二次転写部Ｔ２までの記録材Ｐの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部Ｔ２まで送られるトナー像の画像形成プロセスについて説明する。なお、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー像を形成する。また、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して画像形成部ＰＹについて説明し、その他の画像形成部の構成の符号には、その画像形成部の構成であることを示す添え字Ｍ、Ｃ、Ｂｋを付して、説明を省略する。

画像形成部ＰＹは、主に、像担持体としての感光ドラム（感光体）６１１Ｙ、帯電装置６１２Ｙ、露光装置６０９Ｙ、現像装置６１３Ｙ、一次転写ローラ６１８Ｙ、及びドラムクリーナ６１４Ｙなどから構成される。予め帯電装置６１２Ｙにより表面を一様に帯電され、図中矢印Ｄ方向に回転する感光ドラム６１１Ｙに対し、送られてきた画像情報の信号に基づいて露光装置６０９Ｙが駆動され、回折部６１０Ｙを適宜経由して潜像が形成される。感光ドラム６１１Ｙ上に形成された静電潜像は、現像装置６１３Ｙにより現像剤としてのトナーにより現像され、感光ドラム６１１Ｙ上にトナー像として顕在化する。

その後、一次転写ローラ６１８Ｙにより所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、感光ドラム６１１Ｙから中間転写ベルト６０５上にトナー像が一次転写される。一次転写後に感光ドラム６１１Ｙ上に僅かに残った転写残トナーは、ドラムクリーナ６１４Ｙにより回収され、再び次の画像形成に備える。

次に、中間転写ベルト６０５について説明する。中間転写ベルト６０５は、駆動ローラ６０６、テンションローラ６０７及び二次転写内ローラ６０８などのローラによって張架され、図中矢印方向へと搬送駆動される。画像形成装置ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋにより並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト６０５上に一次転写された上流のトナー像上に各色のトナー像を重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６０５上に形成され、二次転写部Ｔ２へと搬送される。

［二次転写以降のプロセス］
上述の記録材Ｐの搬送プロセス及び画像形成プロセスにより、二次転写部Ｔ２において記録材Ｓ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト６０５上に僅かに残った転写残トナーは、ベルトクリーナ６１９により回収される。その後、記録材Ｐは定着前搬送部６７により定着装置６８へと搬送される。定着装置６８は、対向するローラ若しくはベルトなどによる所定の加圧力と、ヒータなどの熱源による加熱効果を加えて記録材Ｐ上にトナー像を溶融固着させる。このようにして得られた定着画像を有する記録材Ｐは、排出トレイ６００上に排出される。記録材Ｐの両面に画像を形成する場合には、反転搬送装置６５０により両面搬送経路６５１を介して、再度、二次転写部Ｔ２に送られる。

［現像装置への現像剤の補給］
上述のように画像形成が行われると、現像装置６１３Ｙ、６１３Ｍ、６１３Ｃ、６１３Ｂｋ内のトナーが消費される。このため、現像剤供給装置２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋにより、それぞれ各色のトナーを現像装置６１３Ｙ、６１３Ｍ、６１３Ｃ、６１３Ｂｋ内に補給するようにしている。本実施形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤を使用している。

このため、各色の現像装置６１３Ｙ、６１３Ｍ、６１３Ｃ、６１３Ｂｋ内（現像装置内）に設けられた濃度検知手段としてのインダクタンスセンサ６２０によりトナー濃度を検知するようにしている。そして、インダクタンスセンサ６２０の検知結果に基づいて、現像剤供給装置２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋから現像剤を補給するようにしている。補給する現像剤は、トナーのみであっても良いし、トナーとキャリアを含むものであっても良い。以下では、補給する現像剤はトナーであるとする。

なお、現像剤の補給は、インダクタンスセンサ６２０の検知結果以外にも、画像形成に伴うトナー消費量に応じて行っても良い。例えば、画像情報の１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算したビデオカウント値を用いて現像剤の補給を行っても良い。また、感光ドラム上又は中間転写ベルト６０５上に制御用の画像（パッチ画像）を形成し、パッチ画像の濃度などを検知することで、現像剤の補給を行っても良い。

［現像剤供給装置］
次に、上述の現像剤供給装置２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋの構成について説明する。これら現像剤供給装置２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋを有する現像剤供給部Ａは、図１に示すように、装置本体６０Ａの背面の上部に取りつけられている。各現像剤供給装置２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋは、トナーの色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して現像剤供給装置２００Ｙについて説明し、その他の現像剤供給装置の説明を省略する。

現像剤供給装置２００Ｙは、図２に示すように、現像剤（トナー）を収容する第１容器としてのトナーカートリッジ１４と、ホッパー２０１とを有する。ホッパー２０１は、排出口２０６（図１２）を有する容器（第２容器）２０２を有し、容器２０２は、トナーカートリッジ１４から現像剤が供給される。また、ホッパー２０１は、現像装置６１３Ｙに現像剤を供給可能である。即ち、現像剤供給装置２００Ｙの機能としては、現像装置６１３Ｙへのトナーの供給と、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１へのトナーの補給を行うものである。現像剤供給装置２００Ｙは、現像装置６１３Ｙへトナーを供給し易くすべく、現像装置６１３Ｙの上方に配置されている。

現像剤供給装置２００Ｙは、図２に示すように、トナーカートリッジ１４の先端部がホッパー２０１の受け入れ口２０１Ａにセットされている。そして、トナーカートリッジ１４からのトナーを容器２０２のトナー貯蔵部１８に貯蔵し、貯蔵されたトナーをホッパー２０１内の攪拌搬送部２０３によって攪拌しつつ、現像装置６１３Ｙに搬送する構成となっている。即ち、攪拌搬送手段としての攪拌搬送部２０３は、容器２０２内（第２容器内）の現像剤を攪拌すると共に、容器２０２内の現像剤を排出口２０６に搬送する。このために攪拌搬送部２０３は、攪拌スクリュー１１と、第１スクリュー１２と、第２スクリュー１３とを有する。攪拌搬送部２０３の詳しい構成及び動作については後述する。

また、ホッパー２０１は、供給口開閉機構Ｂを有する。供給口開閉機構Ｂは、駆動源としてのモータ２１と、駆動伝達部１９と、カムギア１９Ａと、係合部材１６とを有する。トナーカートリッジ１４からトナーを補給する際は、以下のように、供給口開閉機構Ｂの係合部材１６をトナーカートリッジ１４の先端に設けられたキャップ１５に係合させる。これにより、キャップ１５を開閉自在にすると共に、トナーカートリッジ１４を回転駆動可能となる。詳しくは後述するが、本実施形態では、トナーカートリッジ１４を回転させることで、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１にトナーを供給することができる構成になっている。各部の詳細については、以下順次説明していく。

まず、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１へのトナーの供給機能について説明する。トナーカートリッジ１４の先端には、トナーカートリッジ１４の回転軸線方向（軸方向）と平行に移動自在に設けられたキャップ１５が設けられている。キャップ１５が軸方向に移動することで、トナーカートリッジ１４の先端の供給口１４Ａ（図６参照）が開閉自在である。トナーカートリッジ１４の供給口１３Ａは、通常、キャップ１５により閉じられており、ユーザーが容易にあけることができない構成となっている。

ユーザーがトナーカートリッジ１４を、先端をホッパー２０１の受け入れ口２０１Ａに挿入しつつ、装置本体６０Ａの所定位置にセットする。このとき、図３に示すように、トナーカートリッジ１４の先端にあるキャップ１５と、供給口開閉機構Ｂの係合部材１６が係合していないため、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１にトナーを補給することができない状態である。次に、不図示のセンサによりユーザーがトナーカートリッジ１４を確実にセットしたことを検知すると、制御手段としての制御部１００（図１４参照）が供給口開閉機構Ｂを駆動させて、トナーカートリッジ１４の先端のキャップ１５を開く動作を行う。なお、制御部１００は、装置本体６０Ａ内に設けられ、画像形成装置６０の各部を制御する。

図４に示すように、供給口開閉機構Ｂのモータ２１を正回転させると、ギア列などにより構成される駆動伝達部１９を介して、矢印α１のように駆動力がカムギア１９Ａに伝達される。カムギア１９Ａは、図５に示すように、外周面にギアが、内側面には溝を有するカム面がそれぞれ形成されており、カムギア１９Ａの内側にはカム面と係合する円筒部材２８が軸方向に移動自在に配置されている。モータ２１の正回転によりカムギア１９Ａが図５の矢印β方向に回転させられると、カムギア１９Ａのカム面との係合により円筒部材２８が軸方向に前進動作する。即ち、円筒部材２８が軸方向に沿ってトナーカートリッジ１４側に移動する。

このとき、係合部材１６が円筒部材２８と共に軸方向に移動することで、係合部材１６がトナーカートリッジ１４の先端のキャップ１５と係合する。さらに、カムギア１９Ａを矢印β方向に回転させると、カム面との係合により円筒部材２８が後進動作する。即ち、円筒部材２８が軸方向に沿ってトナーカートリッジ１４から退避する方向に移動する。このとき、キャップ１５と係合した係合部材１６が円筒部材２８と共に移動することで、キャップ１５が引き抜かれ、図６に示すように、トナーカートリッジ１４の供給口１４Ａが開放される。

ここで、図４に示すモータ２１を逆回転させると、駆動力がワンウェイギア２０によって分岐し、矢印α２のようにカートリッジ駆動軸２７に伝達される。カートリッジ駆動軸２７は、係合部材１６と一体に結合されているため、カートリッジ駆動軸２７の回転によって係合部材１６が回転し、さらに係合部材１６と係合しているキャップ１５が回転する。キャップ１５は、トナーカートリッジ１４に対して軸方向に移動自在で、且つ、トナーカートリッジ１４と共に回転可能に設けられている。したがって、キャップ１５の回転によりトナーカートリッジ１４も回転する。

トナーカートリッジ１４は、図７に示すように、カートリッジ本体１４Ｂに螺旋状の溝１４Ｃが形成されたボトル形状を有する。また、カートリッジ本体１４Ｂ内の出口付近には、図２に示すように、汲み上げ部材１４Ｄが設けられている。更に、トナーカートリッジ１４は、図７及び図８に示すように、装置本体６０Ａの所定位置に設けられたトレイ２６上にコロ２５を介して回転自在に配置される。したがって、トナーカートリッジ１４の回転は、コロ２５により円滑に行われる。

図６の矢印で示すようにトナーカートリッジ１４が回転すると、内部に収容されたトナーが、溝１４Ｃに沿ってカートリッジ本体１４Ｂの出口付近まで搬送され、汲み上げ部材１４Ｄにより汲み上げられることで供給口１４Ａまで搬送される。そして、供給口１４Ａからトナーが排出される。供給口１４Ａは、ホッパー２０１内に侵入しているため、供給口１４Ａから排出されたトナーは、容器２０２内に落下し、トナー貯蔵部１８に貯蔵される。このように、トナーカートリッジ１４が回転することで、螺旋状の溝１４Ｃによりトナーが搬送されて、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１の容器２０２にトナーが供給される。本実施形態では、トナーカートリッジ１４が第１容器及び供給手段に相当し、モータ２１が供給駆動手段に相当する。

トナー貯蔵部１８の所定の高さ位置には、図９及び図１０に示すように、容器２０２内で現像剤を検知する現像剤検知手段としてのトナーセンサ１７が設けられている。トナーセンサ１７は、圧力センサであり、図９に示すように、トナーセンサ１７の表面上にトナーｔが存在すると、トナーｔの圧力を感知する。すると、制御部１００が容器２０２内にトナーが存在すると認識する。

一方、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙにトナーを補給することでトナー貯蔵部１８内のトナーが消費されると、図１０に示すように、トナーセンサ１７の表面上にトナーｔが存在しなくなる。すると、制御部１００が容器２０２内にトナーが無いと認識し、後述するように、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１にトナーが供給される。即ち、制御部１００は、トナーセンサ１７がトナーを検知していない場合に、トナーカートリッジ１４を回転させることでトナーの供給動作を実行可能である。

なお、トナーセンサ１７は、圧力センサ以外の構成であっても、トナーの有無を検知できるものであれば良い。例えば、発光部と、発光部の光を受ける受光部とを有して、トナーが発光部と受光部との間に存在することでトナーの存在を検知するような光センサであっても良い。

次に、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙにトナーを供給する構成について説明する。ホッパー２０１は、容器２０２と、攪拌搬送部２０３と、駆動源としてのモータ２２（攪拌駆動手段）と、駆動伝達部２３とを有する。攪拌搬送部２０３は、上述したように、それぞれが容器２０２内に配置された、攪拌スクリュー１１（攪拌部材）と、第１スクリュー１２と、第２スクリュー１３（搬送部材）とを有する。

図１１に示すように、攪拌スクリュー１１は、トナー貯蔵部１８内のトナーを攪拌可能に２本並列に配置されている。攪拌スクリュー１１は、それぞれ回転軸１１ａと、回転軸１１ａの周囲に設けられた攪拌部１１ｂとで構成される。攪拌部１１ｂは、小判形状（略楕円形状）を有して内部が空洞に形成されている。これにより、攪拌スクリュー１１が回転することで、トナーが攪拌されながら矢印３０１方向に自然に流れるようにしている。このように攪拌スクリュー１１は、攪拌スクリュー１１により搬送しすぎることによってトナーの詰まりなどを起こさないように、主としてトナーを攪拌する能力を有するように構成されている。

一方、第１スクリュー１２は、図１１及び図１２（ａ）に示すように、２本の攪拌スクリュー１１の間に、攪拌スクリュー１１と平行に配置されている。第１スクリュー１２は、回転軸１２ａと、回転軸１２ａの周囲に螺旋状に設けられた羽根１２ｂ、１２ｃとで構成される。羽根１２ｂと羽根１２ｃとは、互いに逆向きとなるように形成されており、回転軸１２ａが所定方向に回転することで、互いに近づく方向にトナーを搬送する。攪拌スクリュー１１により、図１１の矢印３０１方向に搬送されたトナーは、２本の攪拌スクリュー１１の間の第１スクリュー１２により矢印３０２方向に搬送される。

第１スクリュー１２の略中央部の下方には、図２及び図１２（ａ）に示すように、連通口２０４が形成されている。第１スクリュー１２により矢印３０２方向に搬送されたトナーは、連通口２０４を介して下方に落下する。このとき、羽根１２ｂにより矢印３０２方向に搬送されたトナーが、羽根１２ｃに押し返されることで、連通口２０４に効率良く落下する。

連通口２０４の下方には、容器２０２の一部として排出経路２０５が形成されている。排出経路２０５は、攪拌スクリュー１１及び第１スクリュー１２と略直角な方向に形成されている。そして、排出経路２０５内には、第２スクリュー１３が経路に沿って配置されている。

第２スクリュー１３は、図１１及び図１２（ａ）に示すように、回転軸１３ａと、回転軸１３ａの周囲に螺旋状に設けられた羽根１３ｂとで構成される。そして、排出経路２０５内に落下したトナーを矢印３０３方向に搬送する。排出経路２０５の搬送方向下流端部には、下方に開口する排出口２０６が設けられている。したがって、第２スクリュー１３は、容器２０２内のトナーを排出口２０６に搬送する。排出口２０６は、現像装置６１３Ｙに接続されており、排出口２０６から排出されたトナーは、現像装置６１３Ｙに供給される。

このような攪拌スクリュー１１、第１スクリュー１２及び第３スクリュー１３は、図１３に示すように、モータ２２により駆動伝達部２３を介して回転駆動される。具体的には、制御部１００が現像装置６１３Ｙ内のインダクタンスセンサ６２０からトナーが不足した信号を受け取ると、現像装置６１３Ｙへ最適な量のトナーが供給されるようにモータ２２が駆動される。

モータ２２の駆動力は、ギア列などで構成される駆動伝達部２３を介して図１３の矢印γのように、攪拌スクリュー１１、第１スクリュー１２及び第２スクリュー１３の回転軸にそれぞれ伝達される。これにより、上述のように各スクリューが回転し、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙにトナーが補給される。本実施形態では、このように、１個のモータ２２を所定方向に回転駆動することで各スクリューを駆動しているため、装置の低コスト化を図れる。

また、図１２（ａ）に示すように、第２スクリュー１３の回転軸１３ａの端部にセンサフラグ２９ａが設けられている。そして、センサフラグ２９ａを回転センサ２９ｂにより検知することで、第２スクリュー１３の回転位相を検知できる。本実施形態では、制御部１００が回転センサ２９ｂの検知信号に基づいて第２スクリュー１３の回転を検知している。そして、第２スクリュー１３を設定された回数回転させることで、適切な量のトナーをホッパー２０１から現像装置６１３Ｙに供給可能としている。

具体的には、第２スクリュー１３は一度の補給動作につき、１回転するように制御される。スクリュー１回転につき、搬送されるトナーの重量（現像装置６１３Ｙへのトナーの補給量）Ｑは、次のように求められる。即ち、図１２（ｂ）のスクリューピッチをＰ、スクリュー外径（羽根１３ｂの外径）をＤ、スクリュー軸径（回転軸１３ａの直径）をｄ、充填効率をμ、排出経路２０５内のトナーのかさ密度をγとすると、補給量Ｑは、次式で求められる。

［制御部］
ここで、上述のような制御を行う制御部１００と各種モータ及びセンサとの関係について、図１４を用いて説明する。制御手段としての制御部１００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：中央演算装置）１０１、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｎＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０３を有する。ＲＯＭ１０２には、制御手順に対応するプログラムなどが格納されている。ＣＰＵ１０１は、プログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、ＲＡＭ１０２には、作業用データや入力データが格納されている。ＣＰＵ１０１は、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭ１０２に収納されたデータを参照して制御を行うようになっている。

上述したモータ２１、２２の動きや各種センサ６２０、１７、２９ｂの出力は、制御部１００のＣＰＵ１０１によって制御されている。即ち、ＣＰＵ１０１は、各種センサ６２０、１７、２９ｂの出力信号から、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を参照しつつ、モータ２１、２２の駆動を上述のように制御している。

［ホッパー内のトナー検知について］
上述のように、トナーセンサ１７によりホッパー２０１内のトナー有無を検知しているが、トナーは環境により特性が変化し、特に高温高湿環境では流動性が低下することが知られている。また、トナーの劣化そのものによっても流動性は低下する。このような流動性低下による影響を図１５で説明する。流動性が低下すると、ホッパー２０１の容器２０２内でトナー粉面は水平面に広がらず、鉛直方向へと山状に成長する。このとき、図１５のθで示す角度をトナーの安息角と呼ぶ。

トナーの安息角が増大すると、容器２０２内にトナーは十分あるにもかかわらず、トナーセンサ１７にトナーが接しない。トナーカートリッジ１４はトナーセンサ１７のトナーの検知に応じて駆動されて、上述のようにトナーをホッパー２０１に供給する。このため、トナーが山状になった状態でトナーカートリッジ１４が駆動されると、トナーはやがてトナーカートリッジ１４の供給口まで到達する。この状態でも山状のトナーの斜面がトナーセンサ１７に触れずに、トナーセンサ１７の出力がトナー無しであった場合、トナーカートリッジ１４は駆動され続ける。しかし、供給口が塞がった状態では、いくらトナーカートリッジ１４を駆動してもそれ以上トナーが排出されにくい。

ここで、制御部１００のＣＰＵ１０１は、トナーカートリッジ１４を所定時間駆動してもトナーセンサ１７がトナーを検知しなければ、トナーカートリッジ１４内にトナーが無いと判断する。そして、例えば、画像形成装置６０に設けられた表示部にトナーカートリッジ１４を交換する旨の表示を行う。

したがって、上述のように、ホッパー２０１の容器２０２内でトナーが山状となると、トナーカートリッジ１４を所定時間駆動したにも拘らずトナーセンサ１７によりトナーが検知されない場合がある。そして、トナーがトナーカートリッジ１４内に存在していても、制御部１００は、トナーカートリッジ１４内のトナーが無いと誤判定してしまう可能性がある。また、トナーカートリッジ１４の供給口付近でトナーが接触した状態で、トナーカートリッジ１４を交換判断まで回転させ続けると、摩擦によりトナーが劣化してしまう。したがって、本実施形態では、以下のようなトナー供給シーケンスを実行するようにしている。

［トナー供給シーケンス］
トナーカートリッジ１４からホッパー２０１内にトナーを補給する際のトナー供給シーケンスについて説明する。ＣＰＵ１０１は、ホッパー２０１の容器２０２内に設けられているトナーセンサ１７の検知信号からトナー無しと判定すると、後述する図１７のフローチャートにしたがって、トナーカートリッジ１４を駆動する指令を出す。

本実施形態では、トナー供給シーケンスが、トナーカートリッジ１４のトナーの残量に応じて３段階(Ｓｔａｇｅ１〜３)で設定されている。Ｓｔａｇｅ１は、トナーカートリッジ１４の交換直後で、トナーカートリッジ１４内に初期のトナーが豊富にあるときに実行される。Ｓｔａｇｅ２は、トナーカートリッジ１４内のトナー残量が満タン時の約８０％〜２０％のときに実行される。Ｓｔａｇｅ３は、トナーカートリッジ１４内の残量が満タン時の２０％未満になったときに実行される。

このように、トナーカートリッジ１４内のトナーの残量に応じて、各段階を設定している理由は、トナーカートリッジ１４からのトナー排出量（供給特性）が常に一定ではないためである。図１６にトナーカートリッジ１４内のトナー残量と、単位時間当たりのトナーカートリッジ１４からの排出量の関係を示す。なお、各段階において、トナーカートリッジ１４の駆動速度は同じである。また、トナーカートリッジ１４内のトナーが満タンである場合のトナーの重量を１００％とする。

まず、トナー残量が１００％〜８０％（１００％以下８０％以上）であるときのトナーの単位時間当たりの排出量は、１ｇ/ｓ以下である。また、トナーが排出される（＝トナーカートリッジ１４内のトナー残量が減少する）のにしたがって、排出量は概ね増加傾向にあるが、全体としてトナー排出量がやや増減する。これはトナーカートリッジ１４の保管時の姿勢、輸送時の振動などによってトナーカートリッジ１４内のトナーの密度に偏在が生じるためである。ただし、これは一時的なものであり、トナーカートリッジ１４が駆動され、回転することによりトナー密度の偏在は解消される。

次に、トナー残量が８０％〜５０％（８０％未満５０％以上）であるときは、トナーカートリッジ１４内のトナーの偏在が解消され、安定的にトナー排出量が増加する。また、トナー残量が５０％〜２０％（５０％未満２０％以上）であるときは、トナーカートリッジ１４内のトナー量の減少に伴い、徐々にトナー排出量が減少する。

更に、トナー残量２０％〜０％（２０％未満０％以上）であるときは、トナーカートリッジ１４内のトナー量が更に減少することで、図２で示した汲み上げ部材１４Ｄでトナーを汲み上げることが困難になり、トナー排出量は急減する。

このようなトナー排出特性に鑑み、トナーカートリッジ１４内のトナー残量が１００〜８０％をＳｔａｇｅ１、トナー残量が８０〜２０％をＳｔａｇｅ２、トナー残量が２０〜０％をＳｔａｇｅ３と設定している。また、Ｓｔａｇｅ２のトナー残量が８０％〜２０％（８０％未満２０％以上）の範囲を第１範囲とし、第１範囲よりもトナー残量が少ないＳｔａｇｅ３のトナー残量が２０％〜０％（２０％未満０％以上）の範囲を第２範囲とする。一方、第１範囲よりもトナー残量が多いＳｔａｇｅ１のトナー残量が１００％〜８０％（１００％以下８０％以上）の範囲を第３範囲とする。

［トナーカートリッジ内のトナー残量検知］
次に、トナーカートリッジ１４内のトナー残量を検知する構成について説明する。残量検知手段でもある制御部１００は、攪拌搬送部２０３の駆動量からトナーカートリッジ１４内（第１容器内）の現像剤の残量を演算する。即ち、制御部１００は、演算によりトナーカートリッジ１４内の現像剤の残量を検知する。以下、具体的に説明する。

制御部１００のＣＰＵ１０１は、現像装置６１３Ｙ内のインダクタンスセンサ６２０からトナーが不足した信号を受け取ると、モータ２２を駆動して攪拌搬送部２０３の第２スクリュー１３を回転させる。このとき、ＣＰＵ１０１が、回転センサ２９ｂの信号から第２スクリュー１３の回転回数をカウントする。即ち、回転センサ２９ｂが第２スクリュー１３の回転軸１３ａに設けられたセンサフラグ２９ａを検知することで、ＣＰＵ１０１が第２スクリュー１３の回転回数（駆動量）を検知することができる。第２スクリュー１３の回転回数を積算した値は、ＲＡＭ１０３などのメモリに記憶される。

ここで、トナーカートリッジ１４内のトナーは、一旦、ホッパー２０１へ補給された後、第１スクリュー１２、第２スクリュー１３によって現像装置６１３Ｙへと搬送される。前述の様に、第２スクリュー１３による補給動作１回（１回の回転）の搬送量は予め決まっている。また、ホッパー２０１のトナーが減ってトナーセンサ１７がトナー無しの状態になると、制御部１００がモータ２１を駆動してトナーカートリッジ１４を回転させることで、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１にトナーが供給される。

このため、トナーカートリッジ１４が新品に交換されてからの現像装置６１３Ｙへの補給動作回数（第２スクリュー１３の回転回数）をカウントすれば、トナーカートリッジ１４内のトナーの消費量がわかる。具体的には、補給動作回数に１回当たりのトナーの搬送量（トナーの重量Ｑ）を乗ずることで、トナーカートリッジ１４内のトナーがどれだけ消費されたかを算出可能となる。本実施形態においては、トナーカートリッジ１４のトナー充填量は１０００ｇ、第２スクリュー１３の１回転当たりのトナーの搬送量は０．３ｇである。したがって、現像装置６１３Ｙへの補給動作が１回行われるたびに、０．３／１０００=０．０３％、トナーカートリッジ１４内のトナー残量が減少する。

本実施形態では、このように、ＣＰＵ１０１が、現像装置６１３Ｙへの補給動作回数をカウントし、このカウントした値（攪拌搬送部２０３の駆動量）からトナーカートリッジ１４内のトナーの残量を演算する。そして、トナーカートリッジ１４内のトナーの残量がＳｔａｇｅ１〜３の何れかであるかを判断し、下記のような制御を行うようにしている。

［トナーの供給制御］
本実施形態では、制御部１００は、ホッパー２０１内のトナーセンサ１７がトナーを検知していない場合（センサＯＦＦの場合）に、トナーカートリッジ１４によるトナーの供給動作を実行する。また、制御部１００は、この供給動作時に、攪拌搬送部２０３の第２スクリュー１３が第１駆動量駆動する毎にトナーカートリッジ１４を第２駆動量駆動させるように、モータ２１、２２を制御する。そして、設定手段でもある制御部１００は、上述のようにＣＰＵ１０１が演算したトナーカートリッジ１４のトナー残量（検知結果）に基づいて、第１駆動量を異なる量に設定する。本実施形態の場合、第１駆動量は、上述のＳｔａｇｅ１〜３で変更し、第２駆動量は、Ｓｔａｇｅに拘らず「１」としている。

このような本実施形態の現像剤供給装置２００Ｙによるトナーの供給制御のＳｔａｇｅ１〜３の共通のフローについて、図１７を用いて説明する。まず、トナーカートリッジ１４を駆動する準備としてトナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｔ、Ｎを０回に設定する（Ｓ１）。

ここで、カウント数Ｔは、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１への供給動作におけるトナーカートリッジ１４の回数で、上述の第２駆動量（１回）に相当する。また、カウント数Ｎは、トナーカートリッジ１４が空であることを判定する空判定用の閾値で、本実施形態では５０回としている。このようなトナーカートリッジ１４の駆動回数のカウントは、制御部１００が行う。

次に、ホッパー２０１からトナーが現像装置６１３Ｙに補給され、トナーセンサ１７がトナーを検知していない状態（ＯＦＦ）になると（Ｓ２）、制御部１００がモータ２１を駆動する指令を出し、トナーカートリッジ１４が駆動を始める。このとき、トナーカートリッジ１４が４秒間駆動し続け（Ｓ３）、その後、１秒間停止する（Ｓ４）。このＳ３、４のトナーカートリッジ１４の駆動、停止を１サイクルと定義する。

トナーカートリッジ１４の駆動が１サイクル終わると、トナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｔ、Ｎを１カウントアップ（Ｔ＝Ｔ＋１、Ｎ＝Ｎ＋１）する（Ｓ５）。次いで、トナーセンサ１７の状態を確認し（Ｓ６）、トナーセンサ１７がトナーを検知している状態（ＯＮ）になっていると、その情報が制御部１００に伝えられ、Ｓ１に戻り、トナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｔ、Ｎを０にリセットする。そして、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作によって再びトナーセンサ１７がＯＦＦになるまで待機する状態となる。

一方、Ｓ６でトナーセンサ１７がＯＦＦのままであった場合、トナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｔが閾値（第２駆動量）に達しているか判定する（Ｓ７）。ここでは閾値が１のため、Ｓ８に進む。なお、この閾値は、適宜設定可能であり、例えば、閾値を２回とした場合、Ｓ３に戻り、トナーカートリッジ１４の駆動をもう１サイクル繰り返すことになる。カウント数Ｔが閾値に達している場合、カウント数Ｎが５０回に達しているか否かを判定する（Ｓ８）。この判定については後述する。

Ｓ８で、カウント数Ｎが５０回以下である場合、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作が所定回数Ｍ（第１駆動量）行われたか否かを確認する（Ｓ９）。即ち、トナーカートリッジ１４が１サイクル駆動される間に、ホッパー２０１の第２スクリュー１３がＭ回駆動されているか否かを、ＣＰＵ１０１により判定する。現像装置６１３Ｙへの補給動作のカウントは、Ｓ３を起点として行う。

ここで、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへのトナーの補給動作は、インダクタンスセンサ６２０の検知結果に基づいて行われ、この検知結果によりＣＰＵ１０１が補給動作を行わなければ、当然、補給動作の回数もカウントされない。補給動作がＭ回行われていなければ、Ｓ６に戻り、現像剤供給装置２００Ｙによるトナーの供給動作は待機状態となる。一方、補給動作がＭ回行われていれば、Ｓ３に戻り、トナーカートリッジ１４の駆動が行われる。

この点について、より詳しく説明する。現像装置６１３Ｙに配置されているインダクタンスセンサ６２０の情報は常に制御部１００へ伝えられている。そして、制御部１００のＣＰＵ１０１ではそのセンサの状態を判定し、判定結果から補給動作が必要かどうか判断する。そして、必要と判断して初めて補給動作を行う指令が、攪拌搬送部２０３を駆動するモータ２２に出される。このため、制御部１００は、その指令が出されたかどうかを確認することで、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作の回数をカウントし、更に、この補給動作が所定回数Ｍ行われたか否かを確認する。

そして、Ｓ３又はＳ４実行中に直近のトナーカートリッジ１４の動作開始から、現像装置６１３Ｙへの補給動作がＭ回以上実行されている場合は、Ｓ３へ移行し、その後は１段階目と同様のシーケンス通りにフローチャートを実行していく。一方、現像装置６１３Ｙへの補給動作がＭ回に満たない場合は、Ｓ６に戻り、トナーカートリッジ１４は停止したままとなる。したがって、インダクタンスセンサ６２０の検知状態が補給動作を必要とする状態とならない限りは、現像装置６１３Ｙへの補給動作の指令も発生せず、トナーカートリッジ１４の動作も停止したままになる。

このように本実施形態では、トナーセンサ１７がＯＦＦになって、トナーカートリッジ１４が１回目の駆動のサイクルを開始してから、現像装置６１３Ｙへの補給動作がＭ回以上行われて初めて、Ｓ３へと移行することができる。そして、トナーカートリッジ１４は２回目の駆動のサイクルを開始できる。即ち、現像装置６１３Ｙへの補給動作（第２スクリュー１３の回転回数）がＭ回行われる（第１駆動量駆動される）毎に、トナーカートリッジ１４が１回（第２駆動量）駆動するようにしている。

そして、現像装置６１３Ｙへの補給動作が行われると、補給動作に伴って、第２スクリュー１３と共に攪拌スクリュー１１が回転する。すると、ホッパー２０１の容器２０２内で山状に積もっていたトナーがある程度崩され、且つ、現像装置６１３Ｙに補給した分のトナーが容器２０２から減少する。このため、仮に、トナーカートリッジ１４の供給口付近に積もってしまったトナーがあったとしても、山の高さは低くなる。

ここで、前述の図１６で説明したように、トナーカートリッジ１４内のトナー残量によって単位時間当たりのトナー排出量が異なる。即ち、トナーカートリッジ１４の駆動によるトナーカートリッジ１４からホッパー２０１の容器２０２へのトナーの供給特性が異なる。したがって、上述の第１駆動量をトナーカートリッジ１４内のトナー残量に拘らず一律に設定した場合、上述の補給動作によって、容器２０２内のトナーの山を十分に崩したり、山の高さを十分に低くしたりできない可能性がある。

例えば、単位時間当たりのトナーの排出量が多い場合に、トナーカートリッジ１４を１サイクル駆動する毎に、補給動作を１回行った場合、トナーの山が十分に崩れたり、低くなったりする前にトナーカートリッジ１４から次の補給がされてしまう。トナーの山が十分に崩れなければ、前述の図１５に示すように、トナーがトナーセンサ１７に検知されず、更にトナーカートリッジ１４からトナーが供給されてしまう。また、このとき、トナー山が低くならずにトナーカートリッジ１４から再度トナーが供給されると、トナーの山がトナーカートリッジ１４の供給口付近で接触し、摩擦によりトナーが劣化してしまう。

一方、単位時間当たりのトナーの排出量が多い場合に、トナーカートリッジ１４を１サイクル駆動する毎に、補給動作を例えば５回行った場合、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１へのトナーの供給が間に合わなくなる可能性がある。また、補給動作が多くなれば、攪拌スクリュー１１の回転によりトナーが攪拌される時間も長くなるため、トナーの劣化が促進されてしまう。したがって、本実施形態では、上述のＳｔａｇｅ１〜３で、それぞれ第１駆動量を異ならせている。即ち、トナーカートリッジ１４からのトナーの供給特性（排出特性）に応じて、第１駆動量を異なる量に設定しており、本実施形態では、トナーの供給特性としてトナーカートリッジ１４のトナーの残量を使用している。

［Ｓｔａｇｅ２］
まず、Ｓｔａｇｅ２の場合、トナー残量が８０％〜２０％（８０％未満２０％以上）の範囲（第１範囲）である。この場合、第１駆動量（所定回数Ｍ）を５回（第１の量）に設定する。即ち、Ｓｔａｇｅ２の場合、現像装置６１３Ｙへの補給動作（第２スクリュー１３の回転回数）が５回行われる毎に、トナーカートリッジ１４が１回（１サイクル）駆動するようにしている。

Ｓｔａｇｅ２の場合、図１６に示したように、単位時間当たりのトナー排出量が多い。したがって、トナーカートリッジ１４が１サイクル駆動すると、多くのトナーがホッパー２０１の容器２０２に供給されることになり、容器２０２内のトナーの山は高くなり易い。このため、本実施形態では、トナーカートリッジ１４が１サイクル駆動する毎に、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作を５回行うようにしている。そして、攪拌スクリュー１１によりトナーの山を十分に崩すと共に、現像装置６１３Ｙへの補給により山の高さを低くするようにしている。

このように現像装置６１３Ｙへの補給動作に伴って、容器２０２内のトナーの攪拌を行うことで、容器２０２内のトナーの山を効率的に崩すことができる。トナーの山を崩すためには、補給動作以外にもホッパー内のトナーを攪拌することが考えられるが、この場合、トナーの劣化が促進される。これに対して、本実施形態では、補給動作の際のみ、容器２０２内のトナーを攪拌しているため、トナー劣化が促進されることを低減できる。また、トナーセンサ１７がトナー有と判定すると閾値もリセットするようにしているため、効率よくトナーカートリッジ１４内のトナーを排出し続けることが可能となる。

［Ｓｔａｇｅ３］
次に、Ｓｔａｇｅ３の場合、トナー残量が第１範囲よりも少ない２０％〜０％（２０％未満０％以上）の範囲（第２範囲）である。この場合、第１駆動量（所定回数Ｍ）を第１の量（５回）よりも少ない１回（第２の量）に設定する。即ち、Ｓｔａｇｅ３の場合、現像装置６１３Ｙへの補給動作（第２スクリュー１３の回転回数）が１回行われる毎に、トナーカートリッジ１４が１回（１サイクル）駆動するようにしている。

Ｓｔａｇｅ３の場合、図１６に示したように、単位時間当たりのトナー排出量が急減する。したがって、トナーカートリッジ１４が１サイクル駆動してもホッパー２０１の容器２０２に供給されるトナーの量は少ない。一方で、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１へのトナーの供給量は、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへのトナーの補給量を上回るようにしなければ、容器２０２内のトナーセンサ１７がＯＦＦからＯＮにならない。このため、本実施形態では、トナーカートリッジ１４が１サイクル駆動する毎に、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作を１回行うようにしている。そして、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１へのトナーの供給量が、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへのトナーの補給量を上回るようにしている。

［Ｓｔａｇｅ１］
次に、Ｓｔａｇｅ１の場合、トナー残量が第１範囲よりも多い１００％〜８０％（１００％以下８０％以上）の範囲（第３範囲）である。この場合、第１駆動量（所定回数Ｍ）を０回に設定する。即ち、Ｓｔａｇｅ３の場合、現像装置６１３Ｙへの補給動作に拘らず、トナーカートリッジ１４をトナーセンサ１７がＯＮになるまで駆動するようにしている。

Ｓｔａｇｅ１の場合、図１６に示したように、トナーカートリッジ１４のトナーの排出特性が安定しない。また、トナーカートリッジ１４の交換直後では画像形成装置６０が現像装置６１３Ｙのトナーが無い状態で停止している。このため、ホッパー２０１の容器２０２内のトナーセンサ１７がＯＮの状態になるまで、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作は行われない。そのため、本実施形態では、所定回数Ｍを０に設定し、現像装置６１３Ｙへの補給動作を待つことなく、トナーカートリッジ１４の駆動が行われる。

ここで、Ｓ８のトナーカートリッジ１４の空判定について説明する。Ｓ６で、トナーセンサ１７がＯＦＦのままＳ８に進むと、トナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｎが５０回を超えている否かを判定する。カウント数Ｎが５０回を超えると、制御部１００は、これ以上トナーカートリッジ１４を駆動してもホッパー２０１へのトナー供給は望めないと判断し、トナーカートリッジ１４が空であると判定する。

ここで、トナーカートリッジ１４が空であると判定されるのは、トナーカートリッジ１４内のトナー残量が少ないＳｔａｇｅ３の場合である。したがって、Ｓ８で、カウント数Ｎが５０回以下の場合、Ｓ９へと進み、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作が所定回数Ｍ（１回）行われたか否かを確認する。このような動作を行い、Ｓ８でカウント数Ｎが５０回になると、トナーカートリッジ１４内のトナーが無しと判断される。このため、本実施形態では、Ｓｔａｇｅ３で最低でも５０回の撹拌及び補給動作が行われてからトナー無しと判断される。したがって、その間に山状になったトナーを解消する機会がある。

以上の様に、現像剤供給装置２００Ｙにおけるトナーの供給動作で、トナーカートリッジ１４が１サイクル駆動する毎に駆動する攪拌搬送部２０３の第１駆動量（所定回数Ｍ）を、各Ｓｔａｇｅで可変としている。即ち、制御部１００は、トナーカートリッジ１４のトナー残量に応じて、所定回数ＭをＳｔａｇｅ１：０、Ｓｔａｇｅ２：５、Ｓｔｅｇｅ３：１にそれぞれ設定する。

これにより、トナーカートリッジ１４のトナー残量による排出特性の変化に応じて、ホッパー２０１の容器２０２内に山状のトナーを形成させないようにできる、或いは、トナー山を大きくさせずに適切に崩すことができる。この結果、トナーセンサ１７の誤検知を抑制できる。また、ホッパー２０１内のトナーの攪拌を常時行ったりせず、また、トナーの山が回転するトナーカートリッジ１４の供給口付近に接触することを抑制でき、トナーの劣化を抑制できる。以上より、本実施形態の場合には、トナーの劣化を抑制しつつ、トナーセンサ１７によるトナーの検知を適切に行える。

なお、第１駆動量（Ｓ９の所定回数）、及び、Ｓｔａｇｅ１〜３の移行のための現像装置６１３Ｙへの補給回数のカウント数（トナーカートリッジ１４のトナー残量）は、トナーの特性に応じて適宜変更可能である。また、Ｓｔａｇｅ１〜３の移行のためのトナーカートリッジ１４のトナー残量は、トナーカートリッジ１４の形状、ホッパー２０１の形状、トナーセンサ１７の配置に応じて適宜変更可能である。また、上述の説明では、トナー残量を３段階に分けたが、３段階以外の複数の段階に分けて、第１駆動量を適宜設定するようにしても良い。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１ないし図１７を参照しつつ図１８を用いて説明する。本実施形態では、Ｓｔａｇｅ１〜３の移行のためのトナーカートリッジ１４のトナー残量の検知を、トナーカートリッジ１４の累積回転回数を用いて行っている。即ち、残量検知手段としての制御部１００は、トナーカートリッジ１４の累積回転回数（駆動量）からトナーカートリッジ１４内のトナーの残量を演算している。

トナーカートリッジ１４の累積回転回数（駆動量）とトナーカートリッジ１４内のトナー残量は、図１８に示すような関係を有する。したがって、この関係をテーブルとして設定することで、トナーカートリッジ１４の駆動時間からトナーカートリッジ１４内のトナー残量を算出している。即ち、このテーブルを例えばＲＡＭ１０３などのメモリに記憶する。一方、ＣＰＵ１０１が、トナーカートリッジ１４の累積回転回数をカウントする。そして、ＣＰＵ１０１がこのテーブルを参照することで、カウントしたトナーカートリッジ１４の累積回転回数からトナーカートリッジ１４内のトナー残量を求める。例えば、トナーカートリッジ１４の累積回転回数が新品交換時から１００の場合、図１８のテーブルから残量は５５％と算出することができる。

このように算出したトナーカートリッジ１４のトナー残量から、制御部１００は、第１の実施形態と同様に、Ｓｔａｇｅ１〜３の何れかの段階であるかを判断し、第１駆動量をその段階に応じて設定する。その他の構成及び作用は、第１の実施形態と同様である。

なお、トナーカートリッジ１４の累積回転回数ではなく、トナーカートリッジ１４が駆動している駆動時間をカウントして、トナー残量を検知しても良い。また、トナー残量検知は、トナーカートリッジ１４の重量を測定することにより求めても良い。例えば、図７、８に示したトレイ２６或いはコロ２５にロードセルなどの重量検知センサを取りつけることにより、トナーカートリッジ１４内のトナー残量を直接測定しても良い。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１ないし図１５、図１７を参照しつつ図１９及び図２０を用いて説明する。上述の第１、第２実施形態では、トナーカートリッジ１４のトナーの残量とトナーカートリッジ１４の供給特性（排出特性）との関係を用いて、第１駆動量を設定した。これに対して本実施形態では、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１の容器２０２への単位時間当たりのトナーの供給量を検知して、第１駆動量を設定するようにしている。

このために制御部１００は、供給量検知モードを実行可能である。供給検知モードでは、トナーセンサ１７がトナーを検知している状態から検知しない状態（ＯＮからＯＦＦ）になった場合に、トナーカートリッジ１４を駆動せずに攪拌搬送部２０３を所定量駆動する。これと共に、攪拌搬送部２０３を所定量駆動した状態から、攪拌搬送部２０３を駆動せずにトナーセンサ１７がトナーを検知するまでトナーカートリッジ１４を駆動する。そして、供給量検知手段でもある制御部１００が、所定量と供給量検知モードで駆動されたトナーカートリッジ１４の駆動量との関係から、単位時間当たりの現像剤の供給量を演算する。

即ち、供給量検知モードでは、トナーセンサ１７がＯＦＦになった時点を基準とし、攪拌搬送部２０３を所定量駆動することで、ホッパー２０１から一定量のトナーを現像装置６１３Ｙに排出する。このとき、ホッパー２０１の容器２０２内のトナー量は、トナーセンサ１７がＯＦＦになった時点から一定量少ない状態である。そして、この状態からトナーカートリッジ１４を駆動して、トナーセンサ１７がＯＮになるまでトナーカートリッジ１４から容器２０２にトナーを供給する。このとき、攪拌搬送部２０３を駆動していないため、容器２０２からトナーが排出されない。したがって、上述の一定量のトナーをトナーカートリッジ１４から供給するためにトナーカートリッジ１４を駆動した回転回数或いは回転時間（駆動量）が求まる。この結果、供給量検知モードを実行した時の、トナーカートリッジ１４からの単位時間当たりのトナーの供給量を演算できる。

設定手段としての制御部１００は、このように演算した単位時間当たりのトナーの供給量（供給量検知手段の検知結果）に基づいて、第１駆動量を異なる量に設定する。即ち、単位時間当たりのトナーの供給量が閾値以上である場合に第１駆動量を第１の量に設定し、トナーの供給量が閾値よりも少ない場合に第１駆動量を第１の量よりも少ない第２の量に設定する。例えば、単位時間当たりのトナーの供給量が閾値以上である場合をＳｔａｇｅ２、トナーの供給量が閾値よりも少ない場合をＳｔａｇｅ３とする。

また、積算手段でもある制御部１００は、トナーカートリッジ１４の駆動量を積算する。即ち、トナーカートリッジ１４の累積回転回数或いは駆動時間をカウントする。そして、制御部１００は、積算されたトナーカートリッジ１４の駆動量が所定の駆動量よりも少ない場合には、トナーカートリッジ１４からの単位時間当たりのトナー供給量の検知を行わずに、第１駆動量を０に設定する。即ち、トナーカートリッジ１４のトナー残量が多い、交換直後などのＳｔａｇｅ１の場合、供給量検知モードを実行せずに、第１駆動量を０に設定する。

このように、単位時間当たりのトナーの供給量及びトナーカートリッジ１４の駆動量から、各Ｓｔａｇｅ１〜３に移行し、図１７に示したフローを実行する。以下、供給量検知モードについて、図１９及び図２０を用いて具体的に説明する。

まず、トナーカートリッジ１４を駆動する準備としてトナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｓを０回に設定する（Ｓ１１）。次に、ホッパー２０１からトナーが現像装置６１３Ｙに補給され、トナーセンサ１７がトナーを検知していない状態（ＯＦＦ）になると（Ｓ１２）、制御部１００がモータ２２を駆動する指令を出し、攪拌搬送部２０３が駆動を始める。Ｓ１２のとき、ホッパー２０１の容器２０２内のトナーｔの粉面は、図２０（ａ）に示すような状態となる。

次いで、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙにトナーの補給動作が２０回行われる（Ｓ１３）。即ち、攪拌搬送部２０３の第２スクリュー１３が２０回（所定量）回転する。このとき、トナーの補給動作が合計２０回行われるまで、トナーカートリッジ１４は駆動されない。また、トナーの補給動作を２０回行った場合のホッパー２０１から現像装置６１３Ｙに補給されたトナー量は、前述したように、第２スクリュー１３の１回転の補給量をＱとすると、２０Ｑとなる。Ｓ１３のＹＥＳのとき、ホッパー２０１の容器２０２内のトナーｔの粉面は、図２０（ｂ）に示すような状態となる。即ち、ホッパー２０１の容器２０２内のトナー量は、トナーセンサ１７がＯＦＦになった時点から２０Ｑ（一定量）少ない状態である。

トナーの補給動作が２０回に達すると、制御部１００がモータ２１を駆動する指令を出し、トナーカートリッジ１４が駆動を始める。このとき、トナーカートリッジ１４が４秒間駆動し続け（Ｓ１４）、その後、１秒間停止する（Ｓ１５）。このＳ１４、１５のトナーカートリッジ１４の駆動、停止を１サイクルと定義する。

トナーカートリッジ１４の駆動が１サイクル終わると、トナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｓを１カウントアップ（Ｓ＝Ｓ＋１）する（Ｓ１６）。次いで、トナーセンサ１７の状態を確認し（Ｓ１７）、トナーセンサ１７がトナーを検知している状態（ＯＮ）になっていると、その情報が制御部１００に伝えられ、Ｓ１１に戻り、トナーカートリッジ１４の駆動回数のカウント数Ｓを０にリセットする。そして、ホッパー２０１から現像装置６１３Ｙへの補給動作によって再びトナーセンサ１７がＯＦＦになるまで待機する状態となる。

一方、Ｓ１７でトナーセンサ１７がＯＦＦのままであった場合、Ｓ１４に戻り、Ｓ１４、１５のトナーカートリッジ１４の駆動、停止が１サイクル行われ、Ｓ１６でカウント数Ｓをさらに１カウント加算する。そして、再びＳ１７でトナーセンサ１７の状態を確認する。ここでもトナーセンサ１７の状態がＯＦＦであった場合、ＯＮになるまでＳ１４からＳ１７までのサイクルが繰り返され、その都度、カウント数Ｓが加算される。Ｓ１７のＹＥＳのとき、ホッパー２０１の容器２０２内のトナーｔの粉面は、図２０（ｃ）に示すような状態となる。即ち、トナーカートリッジ１４がＳ回（カウント数Ｓ）駆動されることで、トナーカートリッジ１４からホッパー２０１の容器２０２内にほぼ２０Ｑの量のトナーが供給された状態である。

ここで、Ｓ１４で、トナーカートリッジ１４が１回につき４秒駆動されることから、図２０（ａ）から図２０（ｃ）の間のトナーカートリッジ１４の累積駆動時間は４Ｓ秒となる。よって、供給量検知モードにおいて、トナーカートリッジ１４の単位時間当たりのトナーの供給量（排出量）Ｅ（ｇ／ｓ）は、次式で求められる。

そして、このＥが閾値以上（ここでは５ｇ／ｓ以上）の場合、第１の実施形態のＳｔａｇｅ２のシーケンスが実行される。即ち、第１駆動量（所定回数Ｍ）を第１の量（５回）に設定して、図１７のフローを実行する。また、Ｅが閾値よりも少ない場合、第１の実施形態のＳｔａｇｅ３のシーケンスが実行される。即ち、第１駆動量（所定回数Ｍ）を第２の量（１回）に設定して、図１７のフローを実行する。

なお、トナーカートリッジ１４を交換してからの累積回転回数が１００回（所定の駆動量）よりも少ない場合、供給量検知モードを行わずに、第１の実施形態のＳｔａｇｅ１のシーケンスが実行される。即ち、第１駆動量（所定回数Ｍ）を０に設定して、図１７のフローを実行する。言い換えれば、最初の供給量検知モードが実行されるまで（＝トナーカートリッジ１４の駆動回数が１００より少ない時）は、Ｓｔａｇｅ１のシーケンスが実行される。

これにより、トナーカートリッジ１４の保管時間や保管環境、画像形成装置６０の使用環境などにより、トナーカートリッジ１４の供給特性が想定していた特性と異なるような場合でも、トナーの供給制御を適切に行える。この結果、ホッパー２０１の容器２０２内のトナーの山状の積み上がりを抑制でき、トナーの劣化を抑制しつつ、トナーセンサ１７によるトナーの検知を適切に行える。その他の構成及び作用は、第１の実施形態と同様である。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像剤として、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を使用した場合について説明したが、現像剤は、トナーを含む１成分現像剤であっても良い。

上述の説明では、回転することでトナーを供給するトナーカートリッジが供給手段に相当するが、第１容器としてのトナーカートリッジ内にスクリューなどのトナーを搬送する搬送部材を設けた構成としても良い。この場合、この搬送部材が供給手段に相当する。また、トナーカートリッジが回転しない構成であれば、トナーカートリッジ内の所定の高さ位置にトナーを検知可能なセンサ（圧力センサなど）を設け、直接トナーカートリッジ内のトナー残量を検知するようにしても良い。

また、攪拌搬送部２０３は、攪拌スクリュー１１及び第１、第２スクリュー１２、１３により構成したが、１個のスクリューなどの攪拌搬送部材により構成しても良い。例えば、ホッパーからトナーを現像装置に排出する排出スクリューを、回転軸に螺旋状の羽根を設けると共に、羽根のピッチ間に攪拌用のリブを設けるように構成するようにしても良い。これにより、１個のスクリューによりホッパー内の現像剤の攪拌及び搬送を行う。

１１・・・攪拌スクリュー（攪拌部材）／１２・・・第１スクリュー／１３・・・第２スクリュー（搬送部材）／１４・・・トナーカートリッジ（第１容器、供給手段）／１７・・・トナーセンサ（現像剤検知手段）／２１・・・モータ（供給駆動手段）／２２・・・モータ（攪拌駆動手段）／１００・・・制御部（制御手段、残量検知手段、設定手段、供給量検知手段、積算手段）／２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｂｋ・・・現像剤供給装置／２０１・・・ホッパー／２０２・・・容器（第２容器）／２０３・・・攪拌搬送部（攪拌搬送手段）／２０６・・・排出口／６１１Ｙ、６１１Ｍ、６１１Ｃ、６１１Ｂｋ・・・感光ドラム（像担持体）／６１３Ｙ、６１３Ｍ、６１３Ｃ、６１３Ｂｋ・・・現像装置／６２０・・・インダクタンスセンサ（濃度検知手段）

Claims

現像剤を収容する第１容器と、
前記第１容器から現像剤が供給され、内部の現像剤を排出する排出口を有する第２容器と、
前記第１容器から前記第２容器に現像剤を供給させる供給手段と、
前記供給手段を駆動する供給駆動手段と、
前記第２容器内で現像剤を検知する現像剤検知手段と、
前記第２容器内の現像剤を攪拌すると共に、前記第２容器内の現像剤を前記排出口に搬送する攪拌搬送手段と、
前記攪拌搬送手段を駆動する攪拌駆動手段と、
前記第１容器内の現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
前記現像剤検知手段が現像剤を検知していない場合に前記供給手段による現像剤の供給動作を実行可能で、前記供給動作時に、前記攪拌搬送手段が第１駆動量駆動する毎に前記供給手段を第２駆動量駆動させるように、前記供給駆動手段及び前記攪拌駆動手段を制御する制御手段と、
前記残量検知手段の検知結果に基づいて、前記第１駆動量を異なる量に設定する設定手段と、を備えた、
ことを特徴とする現像剤供給装置。
前記設定手段は、前記残量検知手段により検知した現像剤の残量が第１範囲である場合に前記第１駆動量を第１の量に設定し、前記残量が前記第１範囲よりも少ない第２範囲である場合に前記第１駆動量を前記第１の量よりも少ない第２の量に設定する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の現像剤供給装置。
前記設定手段は、前記残量検知手段により検知した現像剤の残量が前記第１範囲よりも多い第３範囲である場合に前記第１駆動量を０に設定する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の現像剤供給装置。
前記残量検知手段は、前記攪拌搬送手段の駆動量から前記第１容器内の現像剤の残量を演算する、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の現像剤供給装置。
前記残量検知手段は、前記供給手段の駆動量から前記第１容器内の現像剤の残量を演算する、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の現像剤供給装置。
現像剤を収容する第１容器と、
前記第１容器から現像剤が供給され、内部の現像剤を排出する排出口を有する第２容器と、
前記第１容器から前記第２容器に現像剤を供給させる供給手段と、
前記供給手段を駆動する供給駆動手段と、
前記第２容器内で現像剤を検知する現像剤検知手段と、
前記第２容器内の現像剤を攪拌すると共に、前記第２容器内の現像剤を前記排出口に搬送する攪拌搬送手段と、
前記攪拌搬送手段を駆動する攪拌駆動手段と、
前記供給手段による前記第１容器から前記第２容器への単位時間当たりの現像剤の供給量を検知する供給量検知手段と、
前記現像剤検知手段が現像剤を検知していない場合に前記供給手段による現像剤の供給動作を実行可能で、前記供給動作時に、前記攪拌搬送手段が第１駆動量駆動する毎に前記供給手段を第２駆動量駆動させるように、前記供給駆動手段及び前記攪拌駆動手段を制御する制御手段と、
前記供給量検知手段の検知結果に基づいて、前記第１駆動量を異なる量に設定する設定手段と、を備えた、
ことを特徴とする現像剤供給装置。
前記設定手段は、前記供給量検知手段により検知した単位時間当たりの現像剤の供給量が閾値以上である場合に前記第１駆動量を第１の量に設定し、前記供給量が前記閾値よりも少ない場合に前記第１駆動量を前記第１の量よりも少ない第２の量に設定する、
ことを特徴とする、請求項６に記載の現像剤供給装置。
前記供給手段の駆動量を積算する積算手段を備え、
前記設定手段は、前記積算手段により積算された駆動量が所定の駆動量よりも少ない場合には、前記供給量検知手段による検知を行わずに、前記第１駆動量を０に設定する、
ことを特徴とする、請求項７に記載の現像剤供給装置。
前記制御手段は、前記現像剤検知手段が現像剤を検知している状態から検知しない状態になった場合に前記供給手段を駆動せずに前記攪拌搬送手段を所定量駆動すると共に、前記攪拌搬送手段を所定量駆動した状態から、前記攪拌駆動手段を駆動せずに前記現像剤検知手段が現像剤を検知するまで前記供給手段を駆動する供給量検知モードを実行可能で、
前記供給量検知手段は、前記所定量と前記供給量検知モードで駆動された前記供給手段の駆動量との関係から、前記単位時間当たりの現像剤の供給量を演算する、
ことを特徴とする、請求項６ないし８のうちの何れか１項に記載の現像剤供給装置。
現像剤を収容する第１容器と、
前記第１容器から現像剤が供給され、内部の現像剤を排出する排出口を有する第２容器と、
前記第１容器から前記第２容器に現像剤を供給させる供給手段と、
前記供給手段を駆動する供給駆動手段と、
前記第２容器内で現像剤を検知する現像剤検知手段と、
前記第２容器内の現像剤を攪拌すると共に、前記第２容器内の現像剤を前記排出口に搬送する攪拌搬送手段と、
前記攪拌搬送手段を駆動する攪拌駆動手段と、
前記現像剤検知手段が現像剤を検知していない場合に前記供給手段による現像剤の供給動作を実行可能で、前記供給動作時に、前記攪拌搬送手段が第１駆動量駆動する毎に前記供給手段を第２駆動量駆動させるように、前記供給駆動手段及び前記攪拌駆動手段を制御する制御手段と、
前記供給手段による前記第１容器から前記第２容器への現像剤の供給特性に応じて、前記第１駆動量を異なる量に設定する設定手段と、を備えた、
ことを特徴とする現像剤供給装置。
前記現像剤の供給特性は、前記第１容器内の現像剤の残量である、
ことを特徴とする、請求項１０に記載の現像剤供給装置。
前記現像剤の供給特性は、前記供給手段による前記第１容器から前記第２容器への単位時間当たりの現像剤の供給量である、
ことを特徴とする、請求項１０に記載の現像剤供給装置。
前記攪拌搬送手段は、前記第２容器内の現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記第２容器内の現像剤を前記排出口に搬送する搬送部材と、を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし１２のうちの何れか１項に記載の現像剤供給装置。
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤を供給可能な現像剤供給装置と、を備え、
前記現像剤供給装置は、請求項１ないし１３のうちの何れか１項の現像剤供給装置であり、
前記現像装置には、前記第２容器の前記排出口から排出された現像剤が供給される、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記現像装置で使用する現像剤は、トナーとキャリアを含み、
前記現像装置内のトナー濃度を検知する濃度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記攪拌駆動手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項１４に記載の画像形成装置。